熱処理では通常、材料の密度は変化しない。
熱処理は、密度よりもむしろ、硬度、強度、延性といった材料の機械的特性に主に影響を与えます。
熱処理で密度は変わるのか？理解すべき4つのポイント
1.熱処理のメカニズム
熱処理には、焼きなまし、焼き入れ、焼き戻しなどの工程があります。
これらの処理は、主に金属や合金などの材料の物理的・機械的特性を変化させます。
熱処理は、制御された加熱と冷却によって材料の微細構造を操作することによって機能します。
関与する2つの主なメカニズムは、結晶の固有変形を引き起こすマルテンサイトの形成と、合金の均質性を変化させる拡散である。
どちらのメカニズムも、本質的に材料の密度を変化させるものではない。
2.結晶構造の変化
熱処理は金属や合金の結晶構造の変化を引き起こすことがある。
例えば、アロトロピーや多形による格子中の原子の再配列などである。
これらの変化は合金内の元素の溶解性に影響を与え、硬度や延性のような機械的特性の変化につながる可能性があります。
しかし、このような構造変化は、必ずしも材料全体の質量や体積の変化をもたらさないため、密度に影響を与えない。
3.機械的性質への影響
熱処理の主な目的は、材料の特定の機械的性質を改善、変化させることである。
例えば、焼きなましは金属を軟化させ、より延 性を高めることができ、焼き入れは強度と耐摩耗性 を高めることができる。
これらの変化は、材料の質量や体積を変化させるのではなく、材料の内部構造を変化させることによって達成されます。
4.物理的性質としての密度
密度は単位体積あたりの質量として定義される物理的特性です。
熱処理工程は材料の機械的挙動を大きく変化させることができるものの、通常、密度を変化させるような形で材料の質量や体積に影響を与えることはありません。
材料内の原子は再配列や再整列をすることがありますが、原子の総数とそれらが占める空間は比較的一定であるため、材料の密度は維持されます。
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